So sánh biện pháp thi công bottom up và top down của công trình hiyori garden tower thành phố đà nẵng

KỶ YẾU HOẠT ĐỘNG KHOA HỌC & GIÁO DỤC TRƯỜNG ĐH KIẾN TRÚC ĐÀ NẴNG 12/2019 39 SO SÁNH BIỆN PHÁP THI CÔNG BOTTOM UP VÀ TOP DOWN CỦA CÔNG TRÌNH HIYORI GARDEN TOWER THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG ThS Nguyễn Quốc Toàn(*[.]

SO SÁNH BIỆN PHÁP THI CÔNG BOTTOM-UP VÀ TOP-DOWN CỦA CÔNG TRÌNH HIYORI GARDEN TOWER-THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

ThS Nguyễn Quốc Toàn (*)

Tóm tắt Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ thì có rất nhiều biện pháp thi công phần ngầm cho công trình Trong đó có 2 biện pháp thi công đang được áp dụng rộng rãi là công nghệ thi công Bottom-Up và Top-Down Hai phương án thi công này đã được nhiều đơn

vị thi công áp dụng rộng rãi trên thế giới Bài báo này đưa ra mô hình tính toán và so sánh hiệu quả của 2 biện pháp thi công này về kỹ thuật và tiến độ thi công để giúp chủ đầu tư và nhà thầu có giải pháp thi công hiệu quả nhất, lấy ví dụ cho công trình Hiyori Garden Tower thành phố Đà Nẵng

1 Mở đầu

Xây dựng các công trình ngầm là điều tất yếu của đô thị hiện đại, đặc biệt là tầng

hầm của các công trình cao tầng hay các

công trình phục vụ dân sinh khác như: Hệ

thống tầu điện ngầm, các bể chứa nước

ngầm, công trình xử lý nước thải, , quy mô

xây dựng cũng rất phong phú và đa dạng

Bài báo này lấy công trình Hiyori Garden Tower làm ví dụ điển hình về thi

công tầng hầm công trình Công trình này

nằm trên khu đất gồm 04 mặt tiền (xung

quanh giáp các đường giao thông), thuộc

phường An Hải Đông, quận Sơn Trà, thành

phố Đà Nẵng Công trình gồm 28 tầng nổi

và 3 tầng hầm Mực nước ngầm ổn định ở

độ sâu 4m so với cao độ tự nhiên -0.6m

Giải pháp để thi công phần ngầm của công trình thì có thể áp dụng một trong hai

phương án là thi công từ dưới lên, tức thi công bình thường từ móng lên mái (được gọi là Bottom - Up) và thi công từ trên xuống (được gọi là Top - Down)

Mỗi phương án thi công phần ngầm có một ưu việt riêng, trong đó yếu tố về mặt kỹ thuật và tiến độ thi công của mỗi phương án

có ý nghĩa quan trọng để so sánh hiệu quả của các phương án thi công

2 Các biện pháp thi công phần ngầm

2.1 Thông số đầu vào

Trên bề mặt công trình, các lớp cấu tạo, bê tông bề mặt và tải trọng công trình lân cận được quy thành tải trọng phân bố, lấy theo khảo sát của nhà thầu, P = 20kN/m2 Tường vây được sử dụng để làm tường tầng hầm Thông số địa chất và đặc tính tường vây như sau:

Bảng 1 Thông số đặc tính tường vây

dat

 

40

Bảng 2 Thông số địa chất của đất nền

lượng riêng của đất có tường đi qua:

3

dat

kN m h



2.2 Phương án 1 (Bottom-Up)

Toàn bộ hố đào sâu, gồm tầng hầm,

các hố móng, hố kỹ thuật, được thi công đào

mở tới cao độ thiết kế Để bảo vệ thành hố đào không bị sụt lở trong quá trình thi công,

ta bố trí hệ dầm thép hình (hệ shoring) chống đỡ tường vây ngay nhằm phòng ngừa phát triển biến dạng dẻo của đất nền

Thông số và đặc tính của hệ shoring như sau:

Bảng 3 Thông số thanh chống ngang H350x350x12x119

HxB t1 (cm) t2 (cm) A (cm2) Ix (cm4) Iy (cm4) Wx (cm3) Wy (cm3)

Bảng 4 Các đặc tính làm vật liệu hệ shoring

Hình 1 Sơ đồ tính phương án 1 (Bottom-up) Tường vây được khai báo bằng phần tử

Plate Hệ shoring chống đỡ được mô hình

trong Plaxis 8.6 dưới hình thức phần tử neo

1 đầu ngàm (Fixed – End Anchors) Bố trí 3

hệ shoring ứng với 4 đợt đào đất Sử dụng

mô hình ứng xử Mohr - Coulomb để tính toán cho nền đất

Bảng 5 Khai báo các giai đoạn thi công của phương án 1 (Bottom-Up)

no

Start from Calculation

Hạ mực nước ngầm đến cao độ -8.1m

Hạ mực nước ngầm đến -12.1m

Hạ mực nước ngầm đến -14.5m

KHOANG ÐÀO 1

-10.900

KHOANG ÐÀO 2

KHOANG ÐÀO 3

-6.900

-3.600 -4.60

-0.600

-11.600 -7.600 q=20KN/m

-2.600

42

Hình 2 Mô hình tính phương án 1

Hình 3 Biến dạng hố đào lớn nhất

Hình 4 Chuyển vị ngang và moment lớn

nhất tường vây của phương án 1

Hình 5 Hệ số ổn định

Kết luận: Chuyển vị của tường vây qua

các giai đoạn thi công đều nhỏ hơn giá trị

0,5%.30000=150mm) và thi công theo các giai đoạn trên đảm bảo sự làm việc của tường vây, nền đất luôn nằm trong trạng thái

ổn định

2.3 Phương án 2 (Top-Down)

Thi công tầng trệt trước, sàn này được

tỳ lên tường vây và cột chống tạm tầng hầm (hệ king-post) Các lỗ mở tại cầu thang bộ, giếng trời và thang máy được tận dụng để làm cửa đào đất và vận chuyển đất lên đồng thời cũng là cửa để thi công tiếp các tầng dưới Ngoài ra, nó còn là cửa để thông gió, chiếu sáng cho việc thi công các công tác bên dưới làm cửa đào đất Khi bê tông dầm, sàn tầng này đạt cường độ yêu cầu, người ta tiến hành đào đất tầng hầm thứ nhất (B1) qua các lỗ cầu thang, giếng trời và thang máy cho đến cốt thiết kế, tổ chức thi công

bê tông dầm sàn tầng hầm thứ nhất (B1) Quá trình được lặp lại đối với tầng hầm thứ hai (B2) Đối với tầng hầm cuối cùng (B3), người ta tiến hành đổ bê tông đài cọc và sàn (B3)

Trong quá trình thi công đào đất, tận

dụng sàn tầng trệt và các sàn tầng hầm để

chống đỡ tường vây Thông số của hệ sàn

tầng trệt và tầng hầm như sau:

Sàn B3 dày 600mm:

EA=3,25.107.0,6.1=1,95.107 kN

Sàn B1, B2, tầng trệt dày 300mm: EA=3,25.107.0,3.1=0.975.107 kN (Với A là diện tích mặt cắt ngang sàn với bề rộng b = 1m)

Hình 6 Sơ đồ tính phương án 2 (Top-down) Bảng 6 Khai báo các giai đoạn thi công của phương án 2 (Top -Down)

Identification Phase no Start from Calculation Loading input

Hạ mực nước ngầm

Hạ mực nước ngầm

Hạ mực nước ngầm

-3.9

-0.8

-4.60(MNN)

-7.4

B1

B2

44

Hình 7 Mô hình tính phương án 2

Hình 8 Biến dạng hố đào lớn nhất

Hình 9 Chuyển vị ngang và moment lớn nhất tường vây của phương án 2

Hình 10 Hệ số ổn định

Kết luận: Mọi chuyển vị của tường vây

theo các giai đoạn thi công đều nhỏ hơn giá

trị chuyển vị cho phép Từ phần mềm Plaxis

8.6 cho thấy chuyển vị lớn nhất xuất hiện ở

giai đoạn 5 có giá trị chuyển vị

lấy theo tiêu chuẩn của Anh là 0,5% độ cao

của tường: 0,5%.H = 0,5%.20000=100mm)

và thi công theo các giai đoạn trên đảm bảo

phần ngầm công trình luôn nằm trong trạng

thái ổn định

3 Tiến độ thi công

3.1.Phương án 1 (Bottom-Up)

Các nội dung công việc chính cần thực

hiện theo thứ tự như sau:

- Thi công đào đất thành 3 đợt đến cao

độ -14m kết hợp sử dụng hệ shoring và hạ mực nước ngầm theo từng giai đoạn thi công đào đất

- Thi công đài móng

- Thi công dầm sàn, cột, cầu thang bộ, giếng trời và thang máy tầng hầm B3 kết hợp lấp đất, tháo hệ shoring lớp 3

- Thi công dầm sàn, cột, cầu thang bộ, giếng trời và thang máy tầng hầm B2 kết hợp tháo hệ shoring lớp 2

- Thi công tầng hầm B1, cầu thang bộ

và thang máy kết hợp tháo hệ shoring lớp

1

Tiến hành tính hao phí nhân công, ca máy các công việc và lập tiến độ Kết quả

thời gian thi công của phần ngầm công

trình lập được là 225 ngày, với hệ số không

đảm bảo phần ngầm công trình được tổ

chức thi công hợp lý

3.2.Phương án 2 (Top-Down)

Các nội dung công việc chính cần thực hiện theo thứ tự như sau:

- Thi công đặt trước cột chống tạm bằng thép hình (hệ king -post)

thang máy lên xuống tầng ngầm

- Đào đất đợt 1, thi công dầm sàn và cột tầng hầm B1

- Đào đất đợt 2, thi công dầm sàn và

cột tầng hầm B2

- Đào đất đợt 3, thi công móng

- Thi công dầm sàn và cột tầng hầm B3

- Thi công cầu thang bộ, thang máy tầng hầm B1 đến B3

Tiến hành tính hao phí nhân công, ca máy các công việc và lập tiến độ Kết quả thời gian thi công của phần ngầm công trình lập được là 197 ngày, với hệ số không

đảm bảo phần ngầm công trình được tổ chức thi công hợp lý

4 Kết luận

Qua quá trình tính toán, tác giả đưa ra các nhận xét cơ bản về việc thi công công trình Hiyori Gaden Tower như sau:

Bảng 7 So sánh biện pháp thi công phần ngầm Công trình Hiyori Gaden Tower

STT

Biện pháp thi công

thuật

Đây là phương pháp thi công truyền thống, phổ biến với các ưu điểm:

+ Thi công đơn giản, không cần yêu cầu cao về máy móc cơ giới, trình độ lao động của kĩ sư và công nhân

+ Dễ quản lý các công tác công việc và chất lượng công trình, trị

số chuyển dịch đất nền nhỏ Việc

xử lý chống thấm cho thành tầng hầm và việc lắp đặt hệ thống mạng lưới kỹ thuật cũng tương đối thuận tiện, dễ dàng

Đây là phương pháp thi công còn khá mới và ít được sử dụng ở Việt Nam vì:

+ Thi công khó, yêu cầu máy móc, thiết bị kĩ thuật tốt, kĩ sư và công nhân phải có trình độ cao, có nhiều kinh nghiệm thi công

+ Kết cấu cột tạm tầng hầm phức tạp, liên kết giữa dầm sàn và cột, tường vây khó thi công Công tác thi công đất trong không gian tầng hầm có chiều cao nhỏ, kín nên khó thực hiện cơ giới, ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động Nếu